硫酸酯壳聚糖对胰岛β细胞氧化损伤的保护作用及其机制研究

富含多糖类抗氧化剂的食物资源对预防糖尿病的积极作用已得到广泛关注，但其机制尚不明了。线粒体活性氧(Reaetive oxygen specimens，ROS)引起的氧化损伤是糖尿病及并发症发生发展的共同机制，减少ROS的产生和/或增加其降解成为糖尿病饮食控制的新策略。我们的前期研究发现，壳聚糖及其硫酸酯衍生物有很好的清除细胞ROS和增加抗氧化酶活性的作用，但功效有待提高。本项目在建立并优化壳聚糖修饰方法的基础上，筛选出高抗氧化活性硫酸酯壳聚糖，应用氧化损伤细胞模型和糖尿病动物模型，从整体-细胞-分子三个层次研究硫酸酯壳聚糖对糖尿病大鼠胰岛β细胞功能、胰岛素分泌、线粒体功能及信号转导通路的影响，阐明硫酸酯壳聚糖保护胰岛β细胞的构效关系、量效关系以及作用机制，揭示其在糖尿病发生发展中起到的保护作用，从新的视角为2型糖尿病饮食防治提供靶点，为糖尿病功能食品的设计提供可靠的理论依据。

壳聚糖是一种天然大分子多糖类物质，由于其良好的生物相容性，可降解和低毒的特点，广泛为人们所关注。本研究采用化学修饰法获得不同取代度和分子量的硫酸酯壳聚糖并研究其对氧化应激状态下胰岛细胞的影响，阐明硫酸酯壳聚糖保护胰岛细胞的构效关系。结果表明壳聚糖经硫酸化修饰后水溶性和生物相容性均有了显著提高。该研究中采用150μM H2O2作用6小时构建胰岛细胞氧化损伤模型，壳寡糖和硫酸酯壳聚糖在0.1-0.5 mg/ml浓度范围内不仅没有细胞毒性，而且显著促进细胞活力，减低由于氧化损伤导致的胞内ROS，MDA和LDH升高，表明壳寡糖和硫酸酯壳聚糖具有抗氧化剂的特点；进一步研究表明，硫酸酯壳聚糖通过促进胞内抗氧化酶的活性降低ROS的产生，并且其抗氧化能力与取代度正相关。从而可以得出结论，硫酸酯壳聚糖具有抗氧化损伤活性，而且其能力与硫酸基含量有关。此外，取代度为0.8和1.9的硫酸酯壳聚糖能够抑制氧化剂导致的DNA断裂，也显著地抑制了H2O2导致的胰岛细胞NO的分泌和iNOS基因的表达和NF-kB蛋白的表达，显著地促进了Bcl2/Bax mRNA的表达，抑制了Caspase-3 mRNA的表达。以上数据可以说明硫酸酯壳聚糖可以对抗氧化应激诱导的胰岛细胞凋亡，凋亡机制与No-iNOS-NF-kB通路有关，并且硫酸基含量越高，抗凋亡活力越大。